一种无人艇路径跟踪控制器的设计与验证

针对无人艇的路径跟踪控制问题,基于内模控制和L1制导算法设计并实现无人艇路径跟踪控制器。通过对状态空间型船舶线性数学模型进行在线参数辨识,实现对无人艇操纵响应模型参数的在线估计;基于内模控制和无人艇操纵响应模型,设计并实现无人艇的艏摇角速度控制器;采用L1制导算法设计并实现无人艇的路径跟踪控制器。实船试验结果表明,该路径跟踪控制器能较好地实现无人艇对参考路径的跟踪。     

隧道施工人员远程实时定位与安全管理研究

TMIGS系统是一种新型的隧道施工人员定位与安全管理系统,该系统通过在隧道内架设基站,让施工人员佩戴定位卡,进而能实时确定施工人员在隧道内的具体位置,它非常方便隧道施工现场的人员管理和安全维护.人员定位卡有报警功能,带班卡具有短信息功能,如隧道现场有安全隐患或有坍塌前征兆时,可及时与控制台或管理员手机联系,以便及时采取措施,避免施工灾害事故的发生.     

浙江省水路台风灾害时空分布特征分析

利用浙江省气象观测站的大风和降水数据,分离出对浙江造成灾害的台风引起的降水和大风.利用分离出的数据统计分析了对浙江形成灾害的台风引起的大风和降水的时空分布规律.研究表明：对浙江造成灾害的台风呈增加趋势,且其引起的大风和降水的程度为9月〉8月〉7月;灾害台风过程中引起的最大风速主要集中在20～35m/s,影响严重的区域主要集中在沿海区域,西部地区受大风和降水影响较小.     

气候变化条件下基于海洋三维高分辨环境模拟的航海仿真研究

利用航海仿真技术,对气候变化背景的各种海洋环境条件下的船舶运动进行模拟仿真是评估气候对航运影响的一个有效手段.文中将研究重点放在如何获取一个真实的海洋环境场,依托海洋、大气、浪模式发展了一个联合环境动力预报系统,对海洋三维环境要素进行高分辨模拟预报.通过真实个例的实验研究表明,这一方法能够得到高精度而且真实协调的环境场数据.将这些模拟和预报的环境要素场,例如海面风、海流和海浪,与船舶运动方程相结合可以计算船舶在该种真实的海洋环境条件下的运动轨迹和姿态.利用VC和OpenGL进行联合编程,运用虚拟现实技术构造三维的海洋场景,取得了较好的效果.     

港口公共航道船舶通过能力的计算模型研究

在深入研究港口公共航道船舶交通流特征和船舶行为特征的基础上,提出了船舶航行领域、船舶穿越领域和船舶汇入领域概念,并以此为基础建立了多源汇入汇出条件下港口公共航道通过能力一般计算模型。该模型不仅能反映航道属性、船舶属性和船舶交通流基本参数对航道通过能力的影响,也能反映船舶行为对航道通过能力的影响。     

热带气旋对中国沿海航线影响的时空分布规律分析

利用CMA提供的1949～2008年西北太平洋(含南中国海海域)热带气旋最佳路径资料,分析了近60年影响我国沿海商船航线的热带气旋的时空分布规律。研究表明,60年际累计影响次数和累计影响时间最严重的区域主要集中在海南省以东18°N～21°N商船航行区域,从18°N往高纬度地区,热带气旋影响的次数逐渐减少,在台湾海峡一带减少的趋势比较慢;不同年代的分布表明,热带气旋影响沿海商船航线最严重的区域有向北漂移的趋势。     

船舶大气污染物岸基嗅探式自动监测系统设计与验证

为实现船舶大气污染物排放量的远程测量,初步筛选出高排放船舶,提高船舶排放监管的针对性和效率,设计一种基于嗅探式传感器的岸基监测设备和配套的软件平台系统。系统通过采集船舶大气污染物浓度数据、船舶自动识别系统(Automatic Indentification System,AIS)数据和气象数据等实时信息,基于船舶尾气排放量在线估算方法、船舶尾气排放扩散数值模拟、观测数据的模式识别算法等,实现船舶尾气排放特征的在线识别和疑似高排放船舶的粗筛。对比在相同环境条件下CALPUFF模型计算得到的气体污染物模拟理论浓度,验证岸基嗅探式自动监测系统的监测可行性和准确性。     

船舶运动模型参数辨识研究综述

创建精确且可靠的运动模型是有效分析船舶操纵性和保障船舶智能航行的关键。相较于常用的船舶运动建模方法（包括经验法、试验法、计算流体动力学数值法），参数辨识技术是1种实用有效、迁移性强的建模手段，但因受到诸如船舶强非线性运动特性、时变耦合的环境干扰、内外多重不确定性等众多复杂因素的影响而面临极大挑战。围绕船舶运动模型参数辨识技术的4个核心内容，即最优输入设计、船舶运动数学模型、参数估计算法、辨识模型测试验证，重点梳理了富含操控特性的激励数据获取、多型船舶运动模型、经典-智能-混合参数辨识方法、辨识模型评估方法相关的研究现状，剖析了噪声干扰、参数漂移、参数时变、评价指标选取等主要问题，发现面对操纵与航行特征复杂的船舶，获取覆盖广域运动特征的高质量数据仍无较好方法，参数漂移现象与模型复杂度紧密相关，且无法完全避免。面向数据高质量化、辨识实时性、航行场景复杂化等的发展要求，对船舶运动模型参数辨识技术在船舶操纵运动数据获取与处理，如鲁棒估计与信息融合、鲁棒在线参数辨识、多新息智能算法、复杂场景下的船舶运动辨识建模如受限条件下船舶运动辨识建模等重点方面进行了展望。      

船闸管理系统中的多模式信息集成方法

船闸调度管理水平的提升需要对船舶进行精细化管理,依赖于各种信息采集技术.文中分析了杭州三堡船闸的运行现状和调度过程,介绍了当前主流的内河船舶数据采集技术,对其技术特点进行了详细的比较.分析了三堡船闸调度管理系统的信息采集技术,提出了一种基于多模式信息集成的船闸调度管理系统框架,并给出了改进建议.     

区域大气-海浪-海洋耦合模式的建立

台风天气过程中海-气-浪相互作用是通过海-气界面的热力过程和动力过程等物理过程来实现的.通过全面考虑大气诱导的海洋变化对大气的效应和海洋诱导的大气扰动对海洋的效应,从海-气-浪相互作用过程中海-气界面的热力过程和动力过程2个方面,应用分布式多平台耦合器将大气模式MM5、海浪模式wAVEwATCH-Ⅲ和海洋模式POM进行耦合,建立了一个区域大气-海浪-海洋耦合模式.